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        電動(dòng)車用四相開關(guān)磁阻電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制及其仿真

        2015-05-30 09:17:13馮圭堯李斌張培玉
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2015年15期

        馮圭堯 李斌 張培玉

        摘 要:開關(guān)磁阻電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)是繼矢量控制技術(shù)之后,一種新型且性能比較高的開關(guān)磁阻電機(jī)傳動(dòng)控制技術(shù)。文章在電動(dòng)汽車運(yùn)行特點(diǎn)的前提下,對(duì)電動(dòng)汽車用開關(guān)磁阻電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)進(jìn)行研究,并且在Matlab Sinmulink環(huán)境中進(jìn)行仿真,通過對(duì)仿真結(jié)果對(duì)比分析驗(yàn)證了直接轉(zhuǎn)矩控制策略的優(yōu)越性。

        關(guān)鍵詞:開關(guān)磁阻電機(jī);直接轉(zhuǎn)矩控制;Matlab Sinmulink仿真

        隨著人們生活水平日益提高,人均汽車占有量大幅度提升,傳統(tǒng)汽車產(chǎn)生的尾氣對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重威脅,因此發(fā)展綠色交通工具成為當(dāng)今社會(huì)的一個(gè)熱點(diǎn)話題。開關(guān)磁阻電機(jī)(Switched Reluctance Motor,簡(jiǎn)稱SRM)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點(diǎn),非常適合用于電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。SRM具有獨(dú)特的雙凸極結(jié)構(gòu),因此存在轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大和噪聲問題。因此如何從控制角度抑制電機(jī)運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)成為關(guān)鍵問題。

        1 直接轉(zhuǎn)矩控制原理

        直接轉(zhuǎn)矩控制的控制對(duì)象是功率變換器中的開關(guān)管,在保證定子磁鏈幅值不變的前提下,通過調(diào)整開關(guān)管的開通關(guān)斷來改變定轉(zhuǎn)子磁鏈的相角,從而控制轉(zhuǎn)矩的增減。

        開關(guān)磁阻電機(jī)空間電壓矢量選擇:根據(jù)功率變換器中開關(guān)管通斷狀態(tài)的不同,定義“1”、“0”、“-1”三種狀態(tài)?!?”狀態(tài)表示上下橋臂開關(guān)管均導(dǎo)通;“0”狀態(tài)表示上橋臂關(guān)斷,下橋臂開關(guān)管導(dǎo)通;“-1”狀態(tài)表示上下橋臂開關(guān)管均關(guān)斷。之后在定子坐標(biāo)系下,定義出四相開關(guān)磁阻電機(jī)定子電壓的8個(gè)空間矢量,根據(jù)這8個(gè)電壓矢量的角平分線劃分,我們能夠得到8個(gè)區(qū)間,如圖1。

        由圖1可知,當(dāng)在區(qū)間 N=k 內(nèi)(k=1、2、…、8)時(shí),選擇超前于當(dāng)前磁鏈?zhǔn)噶康碾妷菏噶縐(k+1)、U(k+3)可以增大轉(zhuǎn)矩;反之選擇U(k-1)、U(k-3)可以減小轉(zhuǎn)矩。選擇與當(dāng)前磁鏈?zhǔn)噶繆A角小于90°的電壓矢量U(k+1)、U(k-1)可以使磁鏈增加;反之U(k+3)、U(k-3)使磁鏈減小。

        2 Matlab_Simulink仿真

        為了驗(yàn)證四相開關(guān)磁阻電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的優(yōu)越性,分別對(duì)四相開關(guān)磁阻電機(jī)的電流斬波控制方式以及直接轉(zhuǎn)矩控制方式進(jìn)行了仿真分析,圖2所示為開關(guān)磁阻電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制仿真圖。我們對(duì)模型中的主要參數(shù)進(jìn)行如下設(shè)置:電機(jī)參數(shù)為:電壓72V,額定功率7.5KW,四相8/4極結(jié)構(gòu),磁鏈?鬃=0.486Wb。

        3 仿真結(jié)果分析

        通過圖3和圖4中轉(zhuǎn)矩波形可以看出,對(duì)于電流斬波控制方式,轉(zhuǎn)矩在30N與10N上下變化,脈動(dòng)幅值將近20N。而對(duì)于直接轉(zhuǎn)矩控制方式,轉(zhuǎn)矩在20N與10N上下變化,脈動(dòng)幅值將近10N,相比之下,直接轉(zhuǎn)矩控制脈動(dòng)幅值較小,因此機(jī)械噪聲也較小。

        4 結(jié)束語

        文章從開關(guān)磁阻電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制原理出發(fā),在Simulink仿真系統(tǒng)中對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)和電流斬波控制系統(tǒng)分別進(jìn)行仿真,通過對(duì)仿真波形的對(duì)比分析,得到了令人比較滿意的結(jié)果。該實(shí)驗(yàn)也進(jìn)一步說明開關(guān)磁阻電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制策略是可以應(yīng)用到電動(dòng)車上的。

        參考文獻(xiàn)

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        作者簡(jiǎn)介:馮圭堯(1988-),男,漢族,河北石家莊人,碩士研究生,主要從事電機(jī)與電器的智能控制方面的研究。

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